第二章烃化反应优秀PPT.ppt

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1、第二章烃化反应第二章烃化反应第一页，本课件共有67页定义：用烃基取代有机分子中的某些功能基上的氢原子得到烃定义：用烃基取代有机分子中的某些功能基上的氢原子得到烃定义：用烃基取代有机分子中的某些功能基上的氢原子得到烃定义：用烃基取代有机分子中的某些功能基上的氢原子得到烃化产物的反应都称为烃化反应。化产物的反应都称为烃化反应。化产物的反应都称为烃化反应。化产物的反应都称为烃化反应。烃基：烃基：烃基：烃基：饱和饱和饱和饱和 、不饱和、不饱和、不饱和、不饱和 、脂肪脂肪脂肪脂肪 、芳香、芳香、芳香、芳香分类分类分类分类 1 1）按被烃化物不同）按被烃化物不同）按被烃化物不同）按被烃化物不同v vC-O

2、HC-OH（醇或酚羟基）（醇或酚羟基）（醇或酚羟基）（醇或酚羟基）变为变为变为变为-OR-OR醚醚醚醚 v vC-N(NHC-N(NH3 3)变为伯、仲、叔胺变为伯、仲、叔胺变为伯、仲、叔胺变为伯、仲、叔胺v vC-CC-C第二页，本课件共有67页分类分类 2）按烃化剂的种类分类）按烃化剂的种类分类卤代烷卤代烷：RX 最常用最常用硫酸酯、硫酸酯、磺酸酯磺酸酯 醇醇 烯烃烯烃 环氧烃：发生羟乙基化环氧烃：发生羟乙基化 CH2N2：很好的重氮化试剂很好的重氮化试剂 第三页，本课件共有67页分类分类 3）按反应历程分类）按反应历程分类 v SN1 v SN2 v 亲电取代亲电取代第四页，本课件共有6

3、7页应应 用用 第五页，本课件共有67页学学 习习 重重 点点p氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围p氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围p伯胺的制备方法伯胺的制备方法p芳烃的芳烃的C-烃化（烃化（F-C反应反应)历程、特点及影响因素历程、特点及影响因素 p烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的C-烃化的反应历烃化的反应历程及影响因素程及影响因素第六页，本课件共有67页一一 醇的醇的O-烃化烃化 1 卤代烷为烃化剂卤代烷为烃化剂 2 磺酸酯磺

4、酸酯 3 环氧乙烷类作烃化剂环氧乙烷类作烃化剂 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂 6 其它烃化剂其它烃化剂 二二 酚的酚的O-烃化烃化 1 烃化剂烃化剂 2 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化 第七页，本课件共有67页1 卤代烷为烃化剂：卤代烷为烃化剂：通式通式Williamson 醚合成方法醚合成方法结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚第一节第一节 氧原子上的烃化反应氧原子上的烃化反应 一、醇的一、醇的一、醇的一、醇的O O烃基化烃基化烃基化烃基化第八页，本课件共有67页1 卤代烷为烃化剂：在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化

5、剂：在碱的条件下与卤代烷生成醚 反应机理：反应机理：SN1第九页，本课件共有67页1 卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 反应机理：反应机理：SN2 伯卤代烷伯卤代烷RCH2X按按SN2历程历程 随着与随着与X相连的相连的C的取代基数目的的取代基数目的增加越趋向增加越趋向SN1第十页，本课件共有67页 影响因素 a RX的影响 第十一页，本课件共有67页 影响因素影响因素 a RX的影响的影响 第十二页，本课件共有67页 影响因素影响因素 b 醇的影响醇的影响苯海拉明合成可采用的两种方法。可以看到，由于醇羟基氢原子的活性不同，进行苯海拉明合

6、成可采用的两种方法。可以看到，由于醇羟基氢原子的活性不同，进行烃化反应时所需的条件也不同。前一反应醇的活性低，要先制成醇钠；而二苯甲醇烃化反应时所需的条件也不同。前一反应醇的活性低，要先制成醇钠；而二苯甲醇中，由于苯基的吸电子效应，羟基中氢原子的活性增大，在反应中加入氢氧化钠作中，由于苯基的吸电子效应，羟基中氢原子的活性增大，在反应中加入氢氧化钠作除酸剂即可。显然后一反应优于前一反应，因此苯海拉明的合成采用了后一种方式除酸剂即可。显然后一反应优于前一反应，因此苯海拉明的合成采用了后一种方式第十三页，本课件共有67页 影响因素影响因素 b 醇的影响醇的影响选择性高选择性高第十四页，本课件共有67

7、页 影响因素影响因素 催化剂的影响催化剂的影响有些有旋光活性的醇，如果加金属钠制成醇钠，再与卤代烃反应，产物比较复杂，有些有旋光活性的醇，如果加金属钠制成醇钠，再与卤代烃反应，产物比较复杂，如用氢化钠，则可立体专一性地得到相应的甲醚（如用氢化钠，则可立体专一性地得到相应的甲醚（2）或（）或（4）第十五页，本课件共有67页卤代醇在碱性条件下的环化反应即分子内卤代醇在碱性条件下的环化反应即分子内Williamson 反反应应,是制备环氧乙烷、环氧丙烷及高环醚类化合物的方法是制备环氧乙烷、环氧丙烷及高环醚类化合物的方法卤代反应中也学习过卤代反应中也学习过第十六页，本课件共有67页 影响因素影响因素

8、c 催化剂催化剂 d 溶剂影响溶剂影响 催化剂催化剂:醇钠、醇钠、Na、NaH、NaOH、KOH有机碱有机碱：六甲基磷酰胺（六甲基磷酰胺（HMPA）、）、N,N-二甲基苯胺（二甲基苯胺（DMA）溶剂溶剂:过量醇过量醇（即是反应物又是溶剂）（即是反应物又是溶剂）非质子溶剂：非质子溶剂：苯、苯、甲苯（甲苯（Tol）、）、二甲苯（二甲苯（xylene）、）、DMF、DMSO 无水条件无水条件下下质子性溶剂：质子性溶剂：有助于有助于R-CH2X 解离，但是与解离，但是与RO-易发生溶剂化，易发生溶剂化，因此通常不用质子性溶剂因此通常不用质子性溶剂第十七页，本课件共有67页芳香卤化物也可作为烃化剂，生成

9、芳基烷基混合醚。通常情况下，由于芳卤化芳香卤化物也可作为烃化剂，生成芳基烷基混合醚。通常情况下，由于芳卤化物上的卤素与芳环共轭不够活泼，一般不易反应。但当芳环上在卤素的邻对位物上的卤素与芳环共轭不够活泼，一般不易反应。但当芳环上在卤素的邻对位有吸电基存在时，可增强卤原子活性，能顺利地与醇羟基进行亲核取代反应而有吸电基存在时，可增强卤原子活性，能顺利地与醇羟基进行亲核取代反应而得到烃化产物得到烃化产物第十八页，本课件共有67页副反应副反应 消除反应消除反应 副反应多副反应多第十九页，本课件共有67页副反应副反应 消除反应消除反应 第二十页，本课件共有67页2 磺酸酯为烃化剂：磺酸酯为烃化剂：第二

10、十一页，本课件共有67页磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基 芳基磺酸脂作为烃化剂在药物合成中的应用范围比较广，芳基磺酸脂作为烃化剂在药物合成中的应用范围比较广，OTs 是很好的离去基，常用于引入分子量较大的烃基。是很好的离去基，常用于引入分子量较大的烃基。例如鳖肝醇的合成，以甘油为原料，异亚丙基保护两个例如鳖肝醇的合成，以甘油为原料，异亚丙基保护两个羟基后，再用对甲苯磺酸十八烷酯对未保护的伯醇羟基羟基后，再用对甲苯磺酸十八烷酯对未保护的伯醇羟基进行进行 O 烃化反应，所得烃化产物经脱异亚丙基保护，便烃化反应，所得烃化产物经脱异亚丙基

11、保护，便可得到鳖肝醇可得到鳖肝醇第二十二页，本课件共有67页p 反应机理：反应机理：a 酸催化酸催化n R为供电子基或苯，在为供电子基或苯，在a处断裂处断裂n R为吸电子基得为吸电子基得b处断裂产物处断裂产物环氧乙烷类作烃化剂环氧乙烷类作烃化剂第二十三页，本课件共有67页n 反应机理：反应机理：b 碱催化碱催化p SN2 双分子亲核取代，开环单一，立体位阻双分子亲核取代，开环单一，立体位阻原因为主，反应发生在取代较少的碳原子上原因为主，反应发生在取代较少的碳原子上第二十四页，本课件共有67页 实例实例 环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）Ph为供电子集团为供电子

12、集团第二十五页，本课件共有67页4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在，醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在，反应不易进行；只有当双键两端连有吸电子基，才能反应。反应不易进行；只有当双键两端连有吸电子基，才能反应。第二十六页，本课件共有67页酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂做酚的氧烃化试剂 二二二二 酚的酚的酚的酚的 O-O-烃化烃化烃化烃化 1 1卤代烃、烯烃、硫酸酯卤代烃、烯烃、硫酸酯卤代烃、烯烃、硫酸酯卤代烃、烯烃、硫酸酯第二十七页，本

13、课件共有67页卤代烃卤代烃硫酸酯硫酸酯硫酸酯硫酸酯第二十八页，本课件共有67页（1）CH2N2 活性甲基化试剂活性甲基化试剂 用于酚和羧酸的烃化，产生用于酚和羧酸的烃化，产生N2气，无其它副反应，气，无其它副反应，后处理简单后处理简单 室温或低于室温反应，加热易爆炸室温或低于室温反应，加热易爆炸2其它烃化剂其它烃化剂第二十九页，本课件共有67页（2）ROH/DCC DCC用于醇酚偶联用于醇酚偶联,形成酚醚形成酚醚 第三十页，本课件共有67页例例 三三 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化第三十一页，本课件共有67页第二节第二节 氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 学习内容：学习内容：学习内容

14、：学习内容：伯胺的制备方法，芳香胺的伯胺的制备方法，芳香胺的伯胺的制备方法，芳香胺的伯胺的制备方法，芳香胺的N-N-烃化和烃化和烃化和烃化和N-N-芳烃化。芳烃化。芳烃化。芳烃化。基本要求：基本要求：基本要求：基本要求：掌握掌握掌握掌握GabrielGabriel合成法合成法合成法合成法、DelepineDelepine合成法合成法合成法合成法 和和和和UllmannUllmann反应反应反应反应，以及在精细化工中的应用。以及在精细化工中的应用。以及在精细化工中的应用。以及在精细化工中的应用。第三十二页，本课件共有67页一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的N-烃化烃化第三十三页，本课件共有67页影

15、响因素：影响因素：影响因素：影响因素：a)物料配比物料配比b)b)溶剂溶剂溶剂溶剂 水、水、醇、醇、苯、苯、甲苯、甲苯、环己烷、环己烷、DMF、NH4Cl、NH4NO3、NH4Acc)RX R相同时相同时 RIRBrRClRF 一般一般RBr、RCl加入加入RI发生分子的卤素置换发生分子的卤素置换第三十四页，本课件共有67页1 1 伯胺的制备伯胺的制备伯胺的制备伯胺的制备注：注：注：注：NHNH3 3 大大过量！大大过量！大大过量！大大过量！第三十五页，本课件共有67页GabrielGabriel合成法（加布里尔）：合成法（加布里尔）：合成法（加布里尔）：合成法（加布里尔）：第三十六页，本课件

16、共有67页例：抗疟药伯胺喹（例：抗疟药伯胺喹（例：抗疟药伯胺喹（例：抗疟药伯胺喹（Primaquine)Primaquine)的合成的合成的合成的合成第三十七页，本课件共有67页改良的改良的 Gabriel反应反应第三十八页，本课件共有67页Delepine反应反应（德来番）（德来番）第三十九页，本课件共有67页氯霉素中间体的合成：氯霉素中间体的合成：氯霉素中间体的合成：氯霉素中间体的合成：第四十页，本课件共有67页醛或酮在还原剂存在下与醛或酮在还原剂存在下与醛或酮在还原剂存在下与醛或酮在还原剂存在下与NH3NH3、伯胺、仲胺的反应，、伯胺、仲胺的反应，、伯胺、仲胺的反应，、伯胺、仲胺的反应，

17、氮上引入烷基的反应氮上引入烷基的反应氮上引入烷基的反应氮上引入烷基的反应 还原烃化还原烃化 第四十一页，本课件共有67页举例举例催化剂常用催化剂常用Na/EtOH、Na-Hg/EtOH、Zn-Hg/HCl、HCOOH、H2/Ni、金属复氢化合物、金属复氢化合物 LiAlH4 NaBH4；N上引入的碳数与醛酮的碳数一致上引入的碳数与醛酮的碳数一致反应活性：醛反应活性：醛酮酮 脂肪族脂肪族芳香族芳香族 无立体位阻无立体位阻有立体位阻有立体位阻 第四十二页，本课件共有67页2 2 仲胺的制备仲胺的制备仲胺的制备仲胺的制备 1 1）仲卤代烃与仲卤代烃与仲卤代烃与仲卤代烃与NHNH3 3、伯胺反应得仲胺

18、、伯胺反应得仲胺、伯胺反应得仲胺、伯胺反应得仲胺 2 2）还原烃化（芳香醛效果好）还原烃化（芳香醛效果好）还原烃化（芳香醛效果好）还原烃化（芳香醛效果好）当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香醛与氨的摩尔比为2 2：1 1时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺 第四十三页，本课件共有67页3 3 叔胺的制备叔胺的制备叔胺的制备叔胺的制备 1 1）仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用 2 2）仲胺仲胺仲胺仲胺+1mol+1mol醛或酮还原烃化醛或酮还原烃

19、化醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化 伯胺伯胺伯胺伯胺+2mol+2mol醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化第四十四页，本课件共有67页例：例：氯灭酸氯灭酸、氟灭酸的合成、氟灭酸的合成Chlofenamic AcidFlufenamic Acid芳香胺的芳香胺的N-芳烃化芳烃化UllmannUllmann反应（乌尔曼）：反应（乌尔曼）：反应（乌尔曼）：反应（乌尔曼）：第四十五页，本课件共有67页RX:烷基卤代烃烷基卤代烃,环烷基卤代烃环烷基卤代烃芳环芳环:苯环苯环,芳杂环芳杂环催化剂催化剂:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO4第三节第三节

20、碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应(付付付付-克反应克反应克反应克反应)1 1 反应式反应式反应式反应式第四十六页，本课件共有67页2亲电取代反应机理亲电取代反应机理C+离子对芳环的亲电进攻离子对芳环的亲电进攻第四十七页，本课件共有67页(1)RX (ROH、烯烃也可作烃化试剂）、烯烃也可作烃化试剂）a 当当R相同时相同时:RFRClRBrRIb 当当X相同时相同时 RCH=CH2CH2X PhCH2X(CH3)3X R2CHXRCH2XCH3X一般来说一般来说,卤代芳烃不反应卤代芳烃不反应3 影响因素影响因素

21、卤素离开的难易程度卤素离开的难易程度第四十八页，本课件共有67页(2)芳烃的结构芳烃的结构a 有供电基取代的芳烃无供电基取代的芳烃有供电基取代的芳烃无供电基取代的芳烃 引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻b 多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的吸电子基团，不发生付吸电子基团，不发生付-克反应，克反应，可作为反应溶剂，但连可作为反应溶剂，但连有供电子基后可发生有供电子基后可发生F-C反应反应(3)(3)含有含有含有含有-NH-NH2、-NR2的苯环的苯环的苯环的苯环,一般不发生一般

22、不发生一般不发生一般不发生F-CF-C反应反应反应反应第四十九页，本课件共有67页(4)催化剂催化剂第五十页，本课件共有67页(1)当烃基的碳原子数当烃基的碳原子数 3时时,发生异构化反应发生异构化反应,温度升高温度升高,异构化比例增加异构化比例增加4 副反应副反应第五十一页，本课件共有67页(2)间位产物生成间位产物生成:当苯环上引入的烃基不止一个时当苯环上引入的烃基不止一个时,除了正常的邻除了正常的邻、对位产物，还常有相当比例的间位产物。、对位产物，还常有相当比例的间位产物。通常，较强烈的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温通常，较强烈的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温度，生成不正

23、常的间位产物。度，生成不正常的间位产物。所以傅所以傅-克反应时间不宜过长，克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大。用量不宜过大。第五十二页，本课件共有67页举例举例第五十三页，本课件共有67页炔烃的烃化炔烃的烃化伯卤代烷伯卤代烷第五十四页，本课件共有67页二、羰基化合物二、羰基化合物二、羰基化合物二、羰基化合物-位位位位C C烃化烃化烃化烃化1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化第五十五页，本课件共有67页影响因素：影响因素：（1）碱和溶剂的选择）碱和溶剂的选择a 根据活泼亚甲基的化合物的酸性，常用醇钠、醇钾根据活泼亚甲基的化合物的酸性，常用醇钠、醇钾b 如如醇醇钠钠为为催催

24、化化剂剂，则则选选醇醇为为溶溶剂剂，对对于于在在醇醇中中难难于于烃烃化化的的活活性性亚亚甲甲基基化化合合物物，可可在在苯苯、甲甲苯苯、二二甲甲苯苯等等溶溶剂剂中中加加入入NaH或或金金属属钠钠，生生成成烯烯醇醇盐再烃化盐再烃化1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化第五十六页，本课件共有67页（2 2）引入烃基的顺序）引入烃基的顺序）引入烃基的顺序）引入烃基的顺序 a a 当当当当R=RR=R时时时时,分步进行分步进行分步进行分步进行 b b 当当当当RRRR时，时，时，时，当当当当R R、R R 为伯卤代烷，先大再小为伯卤代烷，先大再小为伯卤代烷，先大再小为伯卤代烷，先大再小 当

25、当当当R R、R R 为伯、仲卤代烷，先伯后仲为伯、仲卤代烷，先伯后仲为伯、仲卤代烷，先伯后仲为伯、仲卤代烷，先伯后仲 当当当当R R、R R 为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物见教材见教材见教材见教材p89p89页例子页例子页例子页例子1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化第五十七页，本课件共有67页（3 3）副反应副反应 a a 脱脱卤卤化化氢氢的副反的副反应应 b b 脱烷氧羰基的副反应脱烷氧羰基的副反应 当换成苯基时

26、，反应更易发生当换成苯基时，反应更易发生c c 生成醚的副反应生成醚的副反应 所以反应不易使用过量的所以反应不易使用过量的RXRX第五十八页，本课件共有67页2 2 2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物-C-C-C-C烃化烃化烃化烃化 (1)(1)反应式反应式(2)(2)机理机理(3)(3)影响因素影响因素 第五十九页，本课件共有67页a RXb 羰基化合物羰基化合物 i 醛的醛的-C烃化少见，易发生烃化少见，易发生Aldol缩合反应，但缩合反应，但可采用烯胺法可采用烯胺法 ii 酯的酯的-C烃化采用强碱，较弱的碱会发生烃化采用强碱，较弱的碱会发生C

27、laisen缩合缩合副反应副反应 iii 不对称酮的不对称酮的-烃化烃化第六十页，本课件共有67页B为动力学控制产物 动力学取决于碱夺取H速度，原因：碱夺取位阻小的氢比夺取位阻大的氢的速度要快 条件：非质子溶剂、强碱、酮不过量A为热力学控制产物 原因：生成多取代烯醇热稳定，双键的稳定性随取代基的增加而增加 条件：质子溶剂（有利于两中间产物通过质子交换 平衡产物转换）或酮过量或采用较弱的碱第六十一页，本课件共有67页第六十二页，本课件共有67页(1)结构结构(2)制备：醛、酮制备：醛、酮+仲胺缩合仲胺缩合(3)性质性质羰基羰基羰基羰基-C-C、-C-C烯胺烃化烯胺烃化烯胺烃化烯胺烃化 3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化烯胺的烃化烯胺的烃化第六十三页，本课件共有67页（4）常用试剂）常用试剂优点：优点：操作简单，原料易得，收率较高操作简单，原料易得，收率较高尤尤其其适适用用于于醛醛的的-C烃烃化化，用用酸酸做做催催化化剂剂，避避免免Aldol缩缩合合无多烃化产物，只有单烃化产物无多烃化产物，只有单烃化产物不对称酮进行烃化时，取代产物发生在取代较少的不对称酮进行烃化时，取代产物发生在取代较少的C上上第六十四页，本课件共有67页第六十五页，本课件共有67页有机金属化合物在有机金属化合物在C烃化中的应用烃化中的应用第六十六页，本课件共有67页第六十七页，本课件共有67页